Zjazd Techniczny PK UKF Morawa na pasmo 5.7 GHz

Transkrypt

1 KŁODZKA GRUPA EME SP6JLW SP6OPN SQ6OPG JO80JK Zjazd Techniczny PK UKF Morawa 2017 Problematyka sumowania 8 wzmacniaczy mocy na pasmo 5.7 GHz W artykule tym opisujemy, jak można wykorzystać moduły PA 8GHz firmy ALCATEL do budowy wzmacniacza QRO na pasmo 5.7GHz. Wzmacniacze te bez większych problemów można zaadoptować na nasz zakres 5.7 GHz. Metody przestrajania zostały opisane przez kolegów i są dostępne w internecie, więc nie będziemy tego opisywać w tym artykule. Szczegółowe informacje można uzyskać od Staszka SP6GWB i z artykułu kolegi F5DQK, który dostępny jest na Forum Mikrofalowym. Z naszego doświadczenia wynika jedna uwaga, wzmacniacze te sterują się z bardzo niskiego poziomu sygnału wejściowego ( ok. 100µW). Sygnał na poziomie kilku mw powoduje uszkodzenie wstępnego wzmacniacze hybrydowego. Wzmacniacze przestrajane były na specjalnym stanowisku pomiarowym. Wejście i wyjście

2 obciążone jest sprzęgaczami, co powoduje, że optymalizacja obwodów odbywa się w takich samych warunkach obciążenia, w jakich później będą pracowały. Przestrojony wzmacniacz, przy napięciu zasilania 10.7V uzyskuje moc wyjściową, w zależności od egzemplarza, między 11.5W a 12W. Stanowisko do przestrajania wzmacniacza. Stosunkowo niska cena oraz możliwość zakupu większej ilości tych modułów stworzyła możliwość modernizacji naszej stacji. Tu trzeba powiedzieć, że rozwiązania konstrukcyjne wymuszone zostały koniecznością upakowania ośmiu wzmacniaczy w istniejącym już bloku antenowym ( patrz artykuł Elementy Radiolinii NEC 500 w Aparaturze EME na pasmo 6cm ) Wzmacniacz mocy 4x( PA NEC500)

3 Wzmacniacze zamontowane są na oddzielnych radiatorach. W normalnych warunkach pracy, tak rozwiązane chłodzenie jest wystarczające, ale przy pracy EME, gdy orbita Księżyca jest blisko orbity Słońca, blok antenowy (zamocowany jest w rejonie ogniska anteny) nagrzewa się i wtedy konieczne jest dodatkowe chłodzenie, do czego służy niewielki wentylator. Na radiatorze zamontowana jest listwa zaciskowa do podłączenia kabli zasilających, diody LED sygnalizujące zasilanie (zielona -8V, czerwona +10.7Vtx) oraz stabilizator Stabilizator zasilany jest z napięcia +10.7Vtx. We wszystkich wzmacniaczach ustawione są takie same prądy spoczynkowe tranzystorów, drivera (2.2A) i PA (1.6A). Tak przygotowane wzmacniacze, odpowiednio wyselekcjonowane, montowane są po dwa na aluminiowych płytach. Płyty te mocowane są w bloku antenowym w miejscach poprzednich wzmacniaczy. Radiator

4 Moduł wzmacniacza przygotowany do montażu.

5 Zasilanie Do zasilania pojedynczego wzmacniacza wymagane są następujące napięcia: - +6V 40mA - -8V 20mA V 7A V 100mA (wentylatory 12V 100mA łączone są w szereg po 2szt) Zasilanie musi być tak zorganizowane, aby w momencie załączania napięcie -8V pojawiało się, jako pierwsze i przy wyłączaniu zanikało, jako ostatnie. Również przy awaryjnym zaniku zasilania w trakcie pracy wzmacniacza -8V musi zaniknąć ostatnie. Niedopuszczalna jest sytuacja, w której dreny tranzystorów są zasilane przy braku napięcia na bramkach. Schemat zasilania pojedynczego modułu PA. Schemat zasilania wzmacniacza.

6 Jak już wcześniej wspomniałem wzmacniacz zamontowany został do istniejącego już bloku antenowego stacji 5.7 GHz. Na pokładzie tego bloku jest napięcie -28V i -28Vtx. Z tego źródła uzyskujemy napięcie -8V a -28Vtx uaktywnia przetwornice BMR4562 (+10.7Vtx). Przy braku napięcia -28V, a w konsekwencji -8V, niemożliwe uruchomienie zasilacza drenów tranzystorów. Układ manipulacji RX/TX. Do zasilania wzmacniacza zastosowano dwie przetwornice BMR V 40A, zasilane zasilaczem ASCOM 48V 1700W, znajdującym się w shack u i sterowane sygnałem PTT na wejściu RC. Zasilacz 48V załączany jest stycznikiem zasilanym z zasilacza -28V, co stanowi dodatkowe zabezpieczenie przed podaniem zasilania na dreny tranzystorów przy braku polaryzacji bramek.

7 Blok układu sterowania i zasilaczy 10.7V

8 Sumowanie wzmacniaczy. Do realizacji tego projektu nabyliśmy 14szt. wzmacniaczy. Przy przestrajaniu okazało się, że nie na żadnej reguły przy doborze rozmiaru jak i położenia chorągiewek. Każdy egzemplarz należy traktować indywidualnie. Moce wyjściowe są podobne, różnice nie większe niż 0.5W. Do pomiaru mocy zastosowano sprzęgacz, który pierwotnie pracował w aparaturze na zakresie 6GHz. Ten sam sprzęgacz służy do monitorowania nocy wyjściowej całego wzmacniacza. Sprzęgacz wyjściowy. Pojawił się problem, praktycznie każdy egzemplarz wymagał innego poziomu sygnału wejściowego. Poziom sygnału wejściowego został przyjęty, jako kryterium selekcji i doboru par wzmacniaczy, które można sterować z jednego sprzęgacza. Sprzężenie dwóch modułów pokazało, że nie jest to tak jak przy składaniu klocków lego, tu raczej potwierdza się stare wojskowe przysłowie żołnierz strzela- Pan Bóg kule nosi. Każdy wzmacniacz ma inne przesunięcie fazowe, wykonane ręcznie sprzęgacze też nie są idealne, tak, że czasami, zamiana miejscami w parze modułów poprawiała efekty sumowania. Po tej operacji uzyskaliśmy cztery pary o mocach wyjściowych w przedziale 19, 5-21W. Każda para pracuje optymalnie przy indywidualnie dobranym poziomie mocy sterującej. Istotną rolę przy sprzęganiu odgrywa też, jakość złącz koncentrycznych, niedokładne skręcenie złącza powoduje spadek mocy i grzanie opornika na czwartym porcie sprzęgacza. Aby zsumować tak wyselekcjonowane pary należało dobrać odpowiednie poziomy sygnału wejściowego. Do tego celu zastosowaliśmy dwa identyczne tłumiki regulowane podłączone do portów wyjściowych sprzęgacza sterującego.

9 Tłumik regulowany Stanowisko pomiarowe doboru poziomów sygnałów sterujących

10 Postępując podobnie jak przy selekcji pojedynczych modułów i dobierając wartości tłumienia zestawiliśmy dwa czteromodułowe wzmacniacze: -prawy Pout=40.5W -lewy Pout=38W Trzeba powiedzieć, że była to bardzo żmudna praca, która zajęła nam parę długich wieczorów. W tym momencie chciałem zakończyć przygodę z sumowaniem wzmacniaczy i mieć w bloku antenowym dwa gotowe stopnie, operacyjny i gotowy do pracy, zapasowy. Upór Jacka doprowadził do tego, że dokupiliśmy brakujące tłumiki i zestawiliśmy wzmacniacz ze wszystkich modułów. Końcowy efekt to, 75Wout co i tak daje korzystny stosunek ceny do mocy wyjściowej. Orientacyjny koszt całego przedsięwzięcia wynosi ok. 2k złotych. Pod tym adresem umieszczony jest film z pierwszych operacyjnych prób wzmacniacza. Schemat blokowy 8x PA Alcatel.

11 Wzmacniacz 4xALCATEL (prawy) Wzmacniacz 4xALCATEL (lewy)

12 3dB sprzęgacz. Sprzęgacze wyjściowe.

13 Sprzęgacze wejściowe Transwerter 5760/70 MHz (NEC 500).

14 Zasilacze i monitor mocy wyjściowej. Stacja EME 5760MHz.

15 Dziękujemy za uwagę Chętnie odpowiemy na szczegółowe pytania Andrzej Matuszny (SP6JLW) Jacek Masłowski (SP6OPN) Paweł Matuszny (SQ6OPG)